Banca de QUALIFICAÇÃO: JULIO CEZAR DE CERQUEIRA VERAS

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: JULIO CEZAR DE CERQUEIRA VERAS
DATA: 31/07/2026
HORA: 14:00
LOCAL: https://meet.google.com/kvq-wqnf-koz
TÍTULO: DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO DE GERENCIAMENTO DE TEMPERATURA EM DATA CENTERS UTILIZANDO A TECNOLOGIA DE RESFRIAMENTO POR IMERSÃO BIFÁSICO COM LÍQUIDOS DIELÉTRICOS
PALAVRAS-CHAVES: Data Centers; gerenciamento térmico; resfriamento por imersão bifásica; líquidos dielétricos; mudança de fase; eficiência energética.
PÁGINAS: 174
RESUMO: O crescimento da computação em nuvem, da inteligência artificial, dos sistemas de alto desempenho e de outras aplicações intensivas em processamento tem ampliado a demanda por data centers e elevado significativamente a densidade de potência térmica em equipamentos computacionais. A miniaturização dos dispositivos eletrônicos, o aumento do número de transistores, o empilhamento de componentes e a utilização contínua de processadores e unidades de processamento gráfico de alta potência intensificam a formação de pontos de aquecimento localizado e dificultam a manutenção das temperaturas operacionais dentro de limites seguros. Nesse cenário, os sistemas convencionais de climatização baseados no resfriamento a ar apresentam limitações físicas e energéticas, podendo representar uma parcela expressiva do consumo total de eletricidade de um data center. Diante desse cenário, esta tese tem como objetivo desenvolver um método de gerenciamento de temperatura para dispositivos eletrônicos baseado no resfriamento por imersão bifásica com líquidos dielétricos. O método proposto utiliza a mudança de fase do líquido dielétrico como mecanismo principal de remoção e transporte de calor. Os dispositivos eletrônicos ou elementos que representam suas cargas térmicas permanecem em contato direto com o fluido eletricamente isolante. Ao receber o calor dissipado pela fonte térmica, o líquido atinge sua temperatura de saturação e sofre ebulição. O vapor produzido é deslocado por convecção natural até a região superior do sistema e entra em contato com superfícies metálicas resfriadas, condensa e retorna por gravidade ao reservatório. Desse modo, é formado um ciclo fechado e passivo de evaporação, transporte de vapor, condensação e retorno do líquido, reduzindo a necessidade de ventiladores, bombas e sistemas convencionais de refrigeração. A pesquisa compreende uma revisão crítica da evolução das tecnologias de gerenciamento térmico em data centers, abrangendo os sistemas de climatização por ar, as configurações de corredores quentes e frios, o resfriamento líquido direto, a imersão monofásica e a imersão bifásica. Também são examinados os fundamentos de condução, convecção, ebulição, condensação, resistência térmica, escoamento multifásico e transferência de massa entre as fases. A comparação entre as tecnologias considera a capacidade de remoção de calor, a uniformidade térmica, a confiabilidade operacional, o consumo de energia e os impactos ambientais. Para esta pesquisa, são consideradas métricas como a eficácia do uso da energia, a eficácia do uso do carbono e a eficácia do uso da água. O sistema desenvolvido é constituído por um reservatório fechado contendo líquido dielétrico, uma fonte térmica posicionada na região inferior e um conjunto de superfícies inclinadas resfriadas na parte superior. A geometria busca favorecer o deslocamento do vapor, ampliar a área disponível para condensação e conduzir o líquido condensado novamente ao banho por ação da gravidade. A seleção do fluido considera propriedades termofísicas, elétricas, químicas e ambientais, entre elas temperatura de ebulição, calor latente de vaporização, condutividade térmica, viscosidade, tensão superficial, pressão de vapor, resistividade elétrica, estabilidade térmica, compatibilidade com materiais, segurança e impacto ambiental. A análise do funcionamento do sistema é realizada por meio de modelagem matemática e computacional. O modelo reúne as equações de conservação da massa, da quantidade de movimento e da energia, acopladas à transferência de massa decorrente da evaporação e da condensação. As fases, líquida e vapor são representadas pelo modelo multifásico de volume de fluido, permitindo acompanhar a posição da interface, a formação de vapor, sua movimentação e o retorno do condensado. As simulações são executadas no ANSYS Fluent pelo método dos volumes finitos, em regime transiente, considerando convecção natural, gravidade, mudança de fase, condições térmicas nas superfícies e propriedades do líquido dielétrico. Entre as variáveis de interesse estão a temperatura da fonte térmica, a distribuição de temperaturas, a fração volumétrica das fases, as velocidades do escoamento, as taxas de evaporação e condensação e a quantidade de calor removida. Em etapa posterior, o sistema deverá ser construído e instrumentado para comparação entre os resultados numéricos e experimentais. Essa validação permitirá verificar a capacidade do método de manter os dispositivos em temperaturas adequadas, remover cargas térmicas elevadas e estabelecer um ciclo estável de evaporação e condensação. Também serão analisadas sua viabilidade técnica e econômica, a confiabilidade operacional e seu potencial de reduzir o consumo elétrico, as emissões de carbono e a utilização de água associada à infraestrutura de resfriamento. Espera-se que a pesquisa produza um método reprodutível de gerenciamento térmico aplicável a dispositivos eletrônicos e a ambientes computacionais de alta densidade. A principal contribuição consiste na integração entre projeto físico, seleção do líquido dielétrico, modelagem dos fenômenos de transferência de calor e massa, simulação computacional e validação experimental. Os resultados poderão subsidiar o dimensionamento de novos sistemas, a adaptação de instalações existentes e a adoção de soluções térmicas mais eficientes e ambientalmente adequadas para data centers.
MEMBROS DA BANCA:
Interno(a) - 1753873 - ABEL CAVALCANTE LIMA FILHO
Interno(a) - 330572 - CARLOS ANTONIO CABRAL DOS SANTOS
Presidente(a) - 331013 - FRANCISCO ANTONIO BELO
Externo(a) à Instituição - THYAGO LEITE DE VASCONCELOS LIMA